一种光线聚焦的光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及机器视觉领域的三维特征检测，具体涉及一种光线聚焦的光学系 统。
【背景技术】
[0002] 现有的用于机器视觉领域的检测灯具，通过一个条形的LED灯来实现，条形的LED 灯发出的光线为一条直线，只能用于机器视觉领域的二维特征检测，检测效果不佳。因此， 有必要研发一种用于机器视觉领域的三维特征检测的光学系统。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种光线聚 焦的光学系统，该光学系统的LED芯片发出的光线能经反光镜反射后汇聚到一焦点，以实 现机器视觉领域的三维特征检测。
[0004] 本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种光线聚焦的光学系统，所述光学 系统包括散热器、固定于散热器一侧的基板、以及固定于基板一侧的LED芯片，基板与散热 器通过螺钉固定连接，螺钉的螺帽位于基板的一侧，LED芯片发出的光线经一反光镜反射后 汇聚到一焦点。
[0005] 进一步的，所述光学系统的焦距为A，所述芯片的宽度为B，所述螺钉的螺帽的 直径为I，所述LED芯片的安全距离为J，所述基板边缘与焦点之间的距离为F，其中， F ~ 2 ^4 - (5:. 2+ / + s/) 〇
[0006] 进一步的，所述散热器、基板和LED芯片的厚度之和为C，所述焦点、LED芯片所在 的平面与焦点、散热器底部所在的平面之间的夹角为E，其中
【主权项】
1. 一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述光学系统包括散热器、固定于散热器 一侧的基板、以及固定于基板一侧的LED芯片，基板与散热器通过螺钉固定连接，螺钉的螺 帽位于基板的一侧，LED芯片发出的光线经一反光镜反射后汇聚到一焦点。
2. 根据权利要求1所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述光学系统的焦 距为A，所述芯片的宽度为B，所述螺钉的螺帽的直径为I，所述LED芯片的安全距离为J，所 述基板边缘与焦点之间的距离为F，其中，F = 2*d-(S ++2 + /+1/)。
3. 根据权利要求2所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述散热器、基板和 LED芯片的厚度之和为C，所述焦点、LED芯片所在的平面与焦点、散热器底部所在的平面之 间的夹角为E，其中，￡ = 士ctan(C..+ _F)。
4. 根据权利要求3所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述焦点与所述散 热器底部之间的距离为H，其中，ff = ^jc2 F2。
5. 根据权利要求4所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述散热器底部与 所述焦点之间的纵向距离为D，所述焦点、散热器底部所在的平面与焦点所在的横向平面之 间的夹角为K，其中，[=A;*c siii( DJJ)。
6. 根据权利要求5所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述焦点、LED芯片 所在的平面与焦点所在的横向平面之间的夹角为G，其中，G = ￡ +
7. 根据权利要求6所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述焦点、LED芯片 所在的平面与焦点所在的横向平面之间的夹角G为32. 6°。
8. 根据权利要求1所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述光学系统 包括还包括设置于所述LED芯片一侧的反光镜，反光镜包括多个不同曲率半径的椭圆 形离轴反光镜单体，多个椭圆形离轴反光镜单体将LED芯片发出的光线聚焦到一个焦 点，每个椭圆形离轴反光镜单体的反射面均为曲面，所述曲面均符合二次曲面公式：
其中，J为二次曲面系数，Tt为曲率半径，d=X2+Y 2, X，Y，Z是以 焦点为坐标原点的坐标。
9. 根据权利要求8所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述曲面选自： 二次曲面系数I为-0.64、曲率半径Tt为18的第一曲面； 二次曲面系数I为-0. 640862447,曲率半径Tt为17. 97842589的第二曲面； 二次曲面系数I为-0. 615645193,曲率半径Tt为19. 61477887的第三曲面； 二次曲面系数I为-0. 580721926,曲率半径Tt为22. 0179688的第四曲面； 二次曲面系数I为-0. 548697201，曲率半径Tt为24. 37035116的第五曲面； 二次曲面系数I为-0. 501037454,曲率半径Tt为28. 18639421的第六曲面； 二次曲面系数I为-0. 475262431，曲率半径7[为30. 42428424的第七曲面； 二次曲面系数I为-0. 451207087,曲率半径Tt为32. 63122659的第八曲面； 二次曲面系数I为-0. 428531802,曲率半径Tt为34. 81498553的第九曲面； 二次曲面系数I为-0. 403004239,曲率半径Tt为37. 55103339的第十曲面。
10. 根据权利要求9所述的一种光线聚焦的光学系统，其特征在于：所述反光镜包括三 个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，三个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲 面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面、第八 曲面、第九曲面和第十曲面中的任意三个； 或者，所述反光镜包括四个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，四个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意四个； 或者，所述反光镜包括五个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，五个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意五个； 或者，所述反光镜包括六个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，六个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意六个； 或者，所述反光镜包括七个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，七个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意七个； 或者，所述反光镜包括八个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，八个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意八个； 或者，所述反光镜包括九个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，九个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意九个曲面； 或者，所述反光镜包括十个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，十个椭圆形离轴 反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面。
【专利摘要】本实用新型涉及机器视觉领域的三维特征检测，具体涉及一种光线聚焦的光学系统，所述光学系统包括散热器、固定于散热器一侧的基板、以及固定于基板一侧的LED芯片，基板与散热器通过螺钉固定连接，螺钉的螺帽位于基板的一侧，LED芯片发出的光线经一反光镜反射后汇聚到一焦点。本实用新型的LED芯片发出的光线能经反光镜反射后汇聚到一焦点，以实现机器视觉领域的三维特征检测。
【IPC分类】F21Y101-02, F21V7-04, G02B19-00
【公开号】CN204422856
【申请号】CN201420858327
【发明人】康卫彤
【申请人】东莞市沃德普自动化科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月30日